有人說,直升機就是一個「大降落傘」,所以發動機完全失去動力時,直升機所在位置越高就越安全。確實如此嗎?

                                       

是的!

眾所周知,直升機正常飛行時,發動機提供強大動力,帶動槳葉高速旋轉從而產生升力。那麼,當發動機停止轉動時,槳葉還能高速旋轉嗎?

答案是:能!

原因是什麼?其實不難理解,大家可以想像一下,風車和風力發電機。

                                       

(風力發電機在狂風下崩潰,但不影響說明問題。)

風力發電機在風的吹動下,高速旋轉,可是失去動力的直升機,它去哪兒找風去?太好找了,因為直升機失去動力後,它就會往下掉落,而掉落的過程中,肯定會遇到上升的強大氣流。

正是從下往上的強大氣流,吹動著直升機的槳葉,帶動槳葉高速旋轉,就像下圖中的紙蜻蜓從高處落下時會不停旋轉一樣。只要槳葉還在高速旋轉,直升機就等於抓到了一根救命稻草,而且是最後一根。

                                       

那照這樣說來,直升機豈不是太安全了?即使在高空發動機出故障後,讓它自由下落就萬事大吉了!

天下哪有這等好事。要想實現安全降落,還得需要一些條件和採取一些步驟。

在說這些步驟之前,咱們先來瞭解一下直升機的槳葉。

                                       

(直升機槳葉簡單示意圖)

                                       

從圖上可以看出,槳葉和槳葉的旋轉平面構成一個夾角,夾角越大,升力越大。其基本原理跟飛機機翼是類似的。

而直升機的槳葉與旋轉平面的夾角是可以自由調整的。如下面的簡單示意圖:

                                       

直升機就是通過調整槳葉的角度來調整升降的。當增大槳葉和旋轉平面間的夾角時,直升機升力增大,此時直升機爬升;減少夾角到一定程度,直升機重力等於升力,此時,直升機懸停在空中;進一步減少夾角,直升機重力大於升力,直升機下降。

在瞭解了直升機的升降原理後,咱們回到剛才的問題。高空,直升機完全失去動力,墜落,並因此獲得從下往上的強大氣流,吹動槳葉繼續高速旋轉,當直升機降落到距離地面15米左右(不同的直升機,高度會有不同)時,駕駛員突然增加槳葉與旋轉平面的夾角,此時,高速旋轉的槳葉會產生強大的升力,這個升力足以讓直升機安全降落。

這真是讓人難以相信,直升機失去動力後,居然還能安全降落。其實,我們可以這麼來想。

                                       

(直升機正常飛行、和失去動力時的兩種氣流走向示意圖)

對於直升機的槳葉來說,只要有動力,就能旋轉,但是這個動力,可以是多方面的,不一定非得是發動機,直升機在高空具有的勢能也是槳葉的動力之一。

實際上,這只是一個轉換過程,發動機消耗油料,讓直升機升到高空,油料通過發動機轉換為直升機的勢能。

當直升機失去動力墜落時,直升機減少的勢能轉化為螺旋槳高速旋轉的動能。

當直升機墜落到距離地面十幾米左右,飛行員突然加大槳葉角度,產生升力,同時螺旋槳轉速變慢,於是旋轉動能又轉換為勢能,直升機得以安全降落。

                                       

(直升機自旋降落示意圖)

經典案例                                        

1972年,一位叫做吉恩.鮑萊特(Jean Boulet)的法國飛行員,他駕駛著一架法國產的直升機「SA315B」。

當吉恩.鮑萊特爬升到了直升機升限的最高記錄——12440米時(這個記錄一直保持到現在),吉恩.鮑萊特減小發動機的動力,但由於高海拔帶來的的低溫達零下63°C,這導致發動機熄火,而且居然無法重新開機了。直升機失去動力後,吉恩.鮑萊特果斷採取自旋降落,大約半小時後,吉恩.鮑萊特最終安全地把直升機降落在了地面。

                                       

(吉恩.鮑萊特,2011年2月14日去世,享年90歲,他至今保持了兩個世界記錄,一是駕駛直升機最高昇限記錄,一是讓直升機自由下降半小時的最高世界記錄。)

自旋迫降的例子不是只有這一次,很多,如果大家感興趣,可輕易搜索到相關視頻進行觀看。下面的三張gif動畫是從youtube上的視頻中製作的。

                                       

可以看到,直升機最後會有一個機頭上翹的過程,那是駕駛員突然改變槳葉角度,升力大增的結果。

                                       

這次自旋降落後,直升機還保有很大慣性,又向前滑行了好多米。

                                       

無一例外,自旋降落的最後一步就是突然增加升力,機頭上翹。

老道的直升機駕駛員,在訓練「自旋降落」這個科目時,能把直升機降落在指定的幾平方米的位置上,要知道,這可是無動力降落,相當了不起。

直升機要想順利實施自旋降落,一個很重要的因素之一是高度,如果高度太低,比如30多米的低空,那就來不及採取安全措施了,容易墜毀。如果在300米以上時,直升機有足夠時間和空氣動力,配合駕駛員精湛的技術,就能讓直升機自旋降落。

                                       

(對於直升機來說,進行低空救援或執行其他任務時,反而是最危險的時候)

有的直升機,有兩個發動機,如果一個發動機在高空壞了,還有另一個發動機來救命,而兩個發動機同時出故障的幾率比較小。所以對於直升機來說,雙發動機顯然要安全得多。

而對於單發直升機,若在高空動力消失,那麼,唯一的救命稻草就是自旋降落了。

因此,所有的單發直升機,必須具備「自旋降落」的性能才能取得航空器適航證,否則不能面世。


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